材料試験の分野では、硬度試験はさまざまな材料の機械的特性についての貴重な洞察を提供する重要な手順です。硬さ試験装置の重要なコンポーネントは圧子であり、特定の荷重下で材料表面にくぼみを作成するために使用されます。さまざまなタイプの圧子が利用可能であり、それぞれに独自の特性と用途があります。硬度試験圧子のサプライヤーとして、私はこれらの圧子の違いについて深い知識を持っており、この情報を皆さんと共有できることを嬉しく思います。
1. 硬さ試験と圧子の基礎
硬度は、通常は押し込みによる永久変形に対する材料の抵抗として定義されます。このプロセスには、特定の形状の圧子に既知の力を加え、結果として生じる圧痕サイズを測定することが含まれます。加えられた荷重と押し込み寸法の関係に基づいて硬度値が計算されます。
圧子にはさまざまな形状や材質があり、圧子の選択は、試験する材料の種類、必要な試験精度、材料の硬度範囲などの要因によって異なります。
2. 硬さ試験用圧子の一般的な種類
2.1 ブリネル圧子
ブリネル圧子は、硬化鋼またはタングステンカーバイドのボールです。通常、鋳鉄、非鉄金属、軟鋼など、比較的低硬度から中硬度の材料の試験に使用されます。この試験では、ボール圧子に大きな荷重 (通常 500 kgf ～ 3000 kgf) を加え、材料表面に球状のくぼみを作成します。
ブリネル圧子の直径は 1 mm ～ 10 mm の範囲です。より大きな圧子直径はより柔らかい材料の試験に使用され、より小さな直径はより硬い材料に使用できます。ブリネル硬度数 (BHN) は、加えられた荷重をくぼみの表面積で割ることによって計算されます。
ブリネル試験の利点の 1 つは、比較的大きなくぼみが得られるため、材料の表面の凹凸や不均一性の影響が少ないことです。ただし、試験は比較的時間がかかるため、試験片に重大な損傷を与える可能性があります。
2.2 ロックウェル圧子
ロックウェル硬さ試験では、ダイヤモンド コーン圧子 (ロックウェル C スケール) とロックウェルボール圧子。 Brale 圧子としても知られるダイヤモンド コーン圧子は、120 度の円錐角と 0.2 mm の球状先端半径を持っています。焼き入れ鋼、超硬、セラミックなどの硬質材料の試験に使用されます。
ロックウェル ボール圧子は、直径 1/16 インチ、1/8 インチ、1/4 インチ、または 1/2 インチのスチールまたはタングステン カーバイド ボールです。焼きなまし鋼、アルミニウム合金、銅合金などの柔らかい材料の試験に使用されます。
ロックウェル テストは、くぼみのサイズではなく深さを測定する動的テストです。最初に小さな荷重を加えて圧子を固定し、次に大きな荷重を加えます。小さな荷重と大きな荷重の間の押し込み深さの差は、ロックウェル硬度数の計算に使用されます。
ロックウェル テストは迅速かつ簡単に実行でき、必要な試料の準備は最小限で済みます。品質管理や材料選択のために産業用途で広く使用されています。
2.3 ビッカース圧子
ビッカース圧子は、ダイヤモンドで作られた四角錐をベースにしたものです。向かい合う面間の挟角は 136 度です。ビッカース試験は、金属、セラミック、ポリマーなど、非常に柔らかいものから非常に硬いものまで、幅広い材料に使用できます。
この試験では、比較的小さな荷重 (通常 1 gf ～ 100 kgf) を圧子に加え、材料表面に四角形のくぼみを作成します。ビッカース硬度 (HV) は、加えられた荷重をくぼみの表面積で割ることによって計算されます。
ビッカース試験の主な利点の 1 つは、その高い精度と再現性です。小さな試験片や薄膜の検査に使用できます。ただし、テストではくぼみ寸法をより正確に測定する必要があり、時間がかかる場合があります。
2.4 ボタン圧子
ヌープ圧子は、ダイヤモンドで作られた菱形ベースのピラミッドです。長い対角線と短い対角線の比率は約 7:1 です。ヌープ試験はビッカース試験に似ていますが、脆性材料や薄層の試験により適しています。
ヌープ テストでは比較的小さな荷重が使用され、結果として生じるくぼみは長くなります。これにより、小さな試験片や不規則な形状の試験片の試験が可能になります。ヌープ硬度数 (HK) は、加えられた荷重をくぼみの投影面積で割ることによって計算されます。
3. 圧子の材質
圧子の材質もその性能に影響を与える重要な要素です。ダイヤモンドは、その極めて高い硬度と耐摩耗性により、圧子に最も一般的に使用される材料です。硬さ試験機 ダイヤモンド圧子重大な磨耗を生じることなく、非常に硬い材料の試験に使用できます。
スチールと炭化タングステンは、特に柔らかい材料の試験用の圧子にも使用されます。スチール製の圧子は比較的安価ですが、ダイヤモンドやタングステンカーバイド製の圧子よりも早く摩耗する可能性があります。炭化タングステン圧子は硬度とコストのバランスが良く、幅広い用途に適しています。
4. アプリケーション – 具体的な考慮事項
特定の用途向けに圧子を選択する場合は、いくつかの要素を考慮する必要があります。
- 材質の硬度: 前述したように、異なる硬度範囲には異なる圧子が適しています。たとえば、非常に硬い材料の試験にはダイヤモンド圧子が必要ですが、より柔らかい材料にはボール圧子を使用できます。
- 試験片のサイズと形状: 試験片のサイズと形状も圧子の選択に影響を与える可能性があります。小さいまたは薄い試料の場合は、小さなくぼみを作成できるため、ビッカース圧子またはヌープ圧子の方が適している場合があります。
- テストの精度: 高精度が必要な場合は、ブリネル試験やロックウェル試験と比較してより正確な硬度測定が可能なビッカース試験またはヌープ試験の方が好ましい場合があります。
- テスト速度: 大量生産テストでは、テスト速度が速いため、ロックウェル テストがよく選ばれます。
5. 圧子調達に関するお問い合わせ先
高品質の硬度試験用圧子をお求めの場合は、当社がお手伝いいたします。当社は、ブリネル、ロックウェル、ビッカース、ヌープ圧子など、正確で信頼性の高い試験結果を保証するために最高の材料で作られた幅広い圧子を提供しています。金属、セラミック、ポリマーのいずれを試験する場合でも、当社はお客様の用途に適した圧子をご用意しています。
当社は、お客様それぞれに固有の要件があることを理解しており、当社の専門家チームが個別のアドバイスとサポートを提供する準備ができています。圧子のニーズについて話し合い、調達交渉を開始するには、今すぐお問い合わせください。お客様の硬さ試験要件を満たすために、お客様と協力できることを楽しみにしています。
参考文献
- ASTMインターナショナル。 （2023年）。硬度試験に関する ASTM 規格。
- ISO。 （2023年）。硬度試験の国際規格。
- カリスター、WD、レスウィッシュ、DG (2018)。材料科学と工学: 入門。ワイリー。